Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливого наукового завдання, яке полягає у підвищенні ефективності багатофункціонального ливарного магнітодинамічного обладнання за рахунок безперервного контролю його керуючих параметрів та управління основними технологічними процесами.
Розроблено та експериментально підтверджено методи дослідження роботи магнітодинамічної установки (МДУ) для алюмінієвих сплавів та визначення раціональних параметрів живлення її електромагнітних систем. На основі використання інтегрованої ваговимірювальної системи (ІВВС), були розроблені оригінальні методики з застосуванням інженерних розрахунків, математичного та фізичного моделювання, натурних експериментів, проведені дослідження комплексу електромагнітних силових взаємодій у МДУ при приготуванні та розливанні алюмінієвих сплавів.
В роботі встановлено та експериментально підтверджено пондеромоторні електромагнітні силові взаємодії в МДУ для алюмінієвих сплавів, досліджена динаміка зміни теплових та гідродинамічних характеристик МДУ в різних режимах роботи та пов’язаними з ними параметрами ливарних технологічних процесів. Це дозволило оцінити співвідношення між складовими генерованої електромагнітної енергії, які витрачаються ефективно (теплова (65-80%) та гідродинамічна складова (8-11%)) або втрачаються безповоротно з різних причин (наприклад, реакція з конструкцією МДУ, що складає 5-6% загальної генерованої енергії). Це дає змогу в перспективі при створенні нових магнітодинамічних агрегатів враховувати особливості конструкції як окремих вузлів, так і всього пристрою в цілому.
Зроблено перерахунок виміряних пондеромоторних взаємодій в ефективну електромагнітну силу, що створює тиск та напір. Прорахована ефективна електромагнітна сила для створення електромагнітного тиску на рівні 30-35 кПа, який на 10-20% вище від паспортних даних існуючих серійних МДУ. Вона складає 23,55-31,84 Н.
Розраховано основні електричні параметри електромагнітних систем магнітодинамічної установки МДН-6А-0,63М для розливання алюмінієвих сплавів та визначено потужність теплових втрат у МДУ. Експериментально визначено: швидкість зміни температури розплаву в діапазоні системи регулювання (710-730 ºС); встановлено параметри нагріву розплаву одним індуктором, двома індукторами та при їх почерговому включенні; теплові втрати МДУ в режимі «зберігання» розплаву масою 133,5 кг склали P=21,92 кВт. Стало можливим замінити дискретне управління роботою електромагнітних систем МДУ на аналогове, що дозволить суттєво скоротити енерговитрати при виготовленні лиття.
Проведені експериментальні дослідження на фізичній моделі МДУ з вагодозуючим зливним жолобом. Визначено раціональний інтервал співвідношення маси розливаної порції металу та миттєвого значення масової витрати при її розливанні (2,20-2,25) та відповідний інтервал напруги живлення електромагніта МДУ з метою мінімізувати вплив пульсацій струменя на точність дозування за рахунок зменшення їх амплітуди. Похибка дозування не перевищує 1,5% від маси дози при розливанні малих порцій розплаву (маса 1,5-3 кг).
Розроблено принципові підходи та запропоновано оригінальні технічні рішення щодо системи автоматичного контролю для безперервного розливання металевих розплавів на основі створюваного двокамерного магнітодинамічного проміжного ковша.
